-DC變換器502包括電感器504、電子開關(guān)(晶體管)506、和二極管508。輸出電容器510是DC-DC變換過程中的基本能量存儲部件，并且輸出電容器510有助于降低輸出電壓瞬變。當(dāng)開關(guān)506打開時，電流從輸出Vin并且從電感器504中存儲的能量流動到負(fù)載512并且流動到輸出電容器510。當(dāng)開關(guān)506閉合時，能量被存儲在電感器504中，并且電流從輸出電容器510中存儲的能量流動到負(fù)載512。示例電壓調(diào)節(jié)器500使用來自輸出電壓V.的反饋來調(diào)節(jié)輸出電壓。放大器514將輸出電壓V.與參考電壓Vref相比較。補償網(wǎng)絡(luò)516確保閉環(huán)電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。應(yīng)注意，許多商業(yè)可用的電壓調(diào)節(jié)器具有用于補償網(wǎng)絡(luò)的外部連接(也被稱為VC0MP)。因此，圖3或圖5的電路可以被實施為商用可用集成電路的外部電路，或者圖3或圖5中的電路可以被集成。脈寬調(diào)制(PWM)電路518控制開關(guān)506的占空比(duty cycle)以維持恒定的輸出電壓。當(dāng)占空比增大時(即，當(dāng)開關(guān)506閉合達(dá)每個切換循環(huán)的較長部分時)，隨后較多的電流在每個切換循環(huán)期間被提供給負(fù)載512。當(dāng)占空比減小時，隨后較少的電流在每個切換循環(huán)期間被提供給負(fù)載512。如果由負(fù)載變化而要求電流，則對于輸出電壓V.改變、以及放大器514感測輸出電壓的改變、以及PffM電路518改變開關(guān)506的占空比以將輸出電壓Viw恢復(fù)到目標(biāo)電壓來說，這將花費有限數(shù)量的時間。
[0022]在切換DC-DC變換器設(shè)計中存在許多變型?？梢杂昧硪浑娮娱_關(guān)來替換二極管506。對于降壓(st印-down)DC-DC變換器，輸入電壓Vin比輸出電壓V ,高，并且(多個)開關(guān)在輸入電壓和電感器之間。(多個)開關(guān)的接通時間和斷開時間可以是恒定的并且切換頻率可以是變化的。(多個)開關(guān)的占空比和切換頻率可以是變化的?？梢源嬖诙鄠€反饋回路。圖5中具體的電路為目的在于示出的使用切換DC-DC變換器的僅一個示例的電壓調(diào)節(jié)器的僅一個示例。本發(fā)明同樣適用使用其他類型的DC-DC變換器應(yīng)用到電壓調(diào)節(jié)器并且本發(fā)明同樣適用應(yīng)用到線性電壓調(diào)節(jié)器。
[0023]圖6示出圖3所示的前饋電路302的示例實施例的額外細(xì)節(jié)。首先，注意在輸出處，前饋信號Sff、前饋電壓輸出VFF、電阻器304和電容器306被示出在圖3中。在圖6中，反相器624將負(fù)載信號S_反相。由反相的S _)的信號(signal inverted S_)控制的晶體管開關(guān)622在反相的Su3ad的信號的每個轉(zhuǎn)變處生成前饋信號S ^的階段，并且前饋信號Sff中的每個階段如由電阻304和電容306所確定地衰減。前饋信號S FF中的每個階段的量級是由放大器616控制的前饋電壓輸出Vff的量級。在輸入級處，電容器602和電阻器形成高通濾波器。高通濾波器的輸出由晶體管610選通(gate)。除了在反相的Su3ad的信號的高到低轉(zhuǎn)變之后的短暫時間之外，晶體管610將高通濾波器的輸出接地。也就是說，使用電容器606和電阻器608，反相的\_的信號的高到低轉(zhuǎn)變生成使得晶體管610立刻斷開的尖峰脈沖(跟隨衰減的電壓中的階段)，這允許高通濾波器的輸出傳送到電阻器612。放大器616、電容器614和電阻器612形成積分器?；旧?，積分器對乂—的AC轉(zhuǎn)變進(jìn)行積分，該AC轉(zhuǎn)變僅出現(xiàn)在反相的&_的信號的每個高到低的轉(zhuǎn)變之后(圖4A，tl，t3)。積分器調(diào)整前饋電壓輸出Vff以驅(qū)動V ■的AC轉(zhuǎn)變(僅出現(xiàn)在反相的S U3ad的每個高到低轉(zhuǎn)變之后)到O。注意，如果V.上的電壓瞬變(圖2B)是對稱的，則如所示的電路僅響應(yīng)于反相的Sumi的信號的高到低轉(zhuǎn)變而調(diào)整前饋電壓輸出VFF。如果由于某些原因，反相的Su3ad的信號的上升和下降是非對稱的，則前饋電路302中的第二前饋電路針對低到高轉(zhuǎn)變而可以被添加。取決于被使用的放大器的類型，放大器618和二極管620是可選的。在一個具體的實施例中，使用雙極性放大器，因此需要放大器618和二極管620來防止負(fù)值V2。
[0024]注意，電路302既具有前饋特性又具有反饋特性。通常前饋控制電路獨立于輸出的改變而控制輸出。電路302具有前饋特性，其中它響應(yīng)于獨立于輸出V.的改變的外部信號Su3ad而控制輸出V.。電路302還包括前饋特性，其中輸出V.的改變用于調(diào)整前饋信號Sff的量級。
[0025]圖7示出方法700的示例，在階段702處，電壓調(diào)節(jié)器接收來自由電壓調(diào)節(jié)器供電的負(fù)載的負(fù)載信號。在階段704，電壓調(diào)節(jié)器響應(yīng)于電壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓且響應(yīng)于負(fù)載信號而控制電壓調(diào)節(jié)器的輸出電流。
[0026]本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，在不偏離所聲明的本發(fā)明的范圍的情況下，可以對所述實施例進(jìn)行改變，并且許多其他的實施例也是可能的。
【主權(quán)項】
1.一種用于將功率提供給系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)器，其包括: 前饋電路，其適于接收來自所述系統(tǒng)的負(fù)載信號，所述負(fù)載信號表明由所述系統(tǒng)需要的電流；并且所述前饋電路進(jìn)一步適于響應(yīng)于所述負(fù)載信號生成控制信號； 其中所述電壓調(diào)節(jié)器適于響應(yīng)于來自所述前饋電路的控制信號而改變電壓調(diào)節(jié)器輸出電流。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)器，其進(jìn)一步包括: 輸出反饋電路； 其中所述電壓調(diào)節(jié)器適于部分響應(yīng)于所述輸出反饋電路并且部分響應(yīng)于來自所述前饋電路的所述控制信號而改變所述電壓調(diào)節(jié)器輸出電流。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中來自所述前饋電路的所述控制信號是在所述負(fù)載信號的電壓階段之后立即出現(xiàn)的短暫信號。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中來自所述前饋電路的所述控制信號被電容性耦合到來自所述輸出反饋電路的輸出信號。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中所述前饋電路使得所述電壓調(diào)節(jié)器響應(yīng)于到系統(tǒng)的電流的瞬時改變而瞬時地改變所述電壓調(diào)節(jié)器的輸出電流。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中所述負(fù)載電流是周期性的。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中所述負(fù)載信號的頻率處于人類聽覺頻率范圍內(nèi)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中所述電壓調(diào)節(jié)器是線性的。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中所述電壓調(diào)節(jié)器是切換電壓調(diào)節(jié)器。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中所述前饋電路使得所述電壓調(diào)節(jié)器在所述負(fù)載信號表明系統(tǒng)電流中的突變之后改變所述電壓調(diào)節(jié)器輸出電流達(dá)短期時間。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中所述前饋電路使用所述電壓調(diào)節(jié)器的所述輸出電壓上的瞬變電壓來確定來自所述前饋電路的所述控制信號的量級。12.一種用于將功率提供給系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)器，其包括: 至少一個開關(guān)； 用于控制所述開關(guān)的開關(guān)控制電路； 輸出反饋電路；以及 前饋電路，其適于接收來自所述系統(tǒng)的負(fù)載信號，所述負(fù)載信號表明由所述系統(tǒng)需要的電流； 其中所述開關(guān)控制電路通過所述前饋電路并且通過所述輸出反饋電路來控制。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中所述前饋電路將信號發(fā)送到所述開關(guān)控制電路以響應(yīng)于所述負(fù)載信號而瞬時改變所述電壓調(diào)節(jié)器輸出電流。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中從所述前饋電路到所述開關(guān)控制電路的信號是緊跟所述負(fù)載信號的電壓的階段之后的短暫的電壓尖峰脈沖。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中從所述前饋電路到所述開關(guān)控制電路的信號被電容性耦合到從所述輸出反饋電路到所述開關(guān)控制電路的信號。16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中所述前饋電路接收所述電壓調(diào)節(jié)器輸出電壓，并且使用所述調(diào)節(jié)器輸出電壓上的瞬變來控制從所述前饋電路到所述開關(guān)控制電路的信號的所述量級。17.一種方法，其包括: 通過電壓調(diào)節(jié)器接收來自由所述電壓調(diào)節(jié)器供電的系統(tǒng)的負(fù)載信號；以及響應(yīng)于所述電壓調(diào)節(jié)器的所述輸出電壓并且響應(yīng)于所述負(fù)載信號通過所述電壓調(diào)節(jié)器控制所述電壓調(diào)節(jié)器的輸出電流。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其進(jìn)一步包括: 響應(yīng)于所述負(fù)載信號，通過前饋電路生成信號以控制所述電壓調(diào)節(jié)器的所述輸出電流。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其進(jìn)一步包括: 將來自所述前饋電路的所述信號電容性耦合到來自輸出電壓反饋電路的信號。20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的一種方法，其進(jìn)一步包括: 通過所述前饋電路生成所述信號以控制所述輸出電流，從而使得控制所述輸出電流的所述信號的所述時間由所述負(fù)載信號來確定并且控制所述輸出電流的所述信號的量級由所述電壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓上的瞬變來確定。
【專利摘要】一種用于將功率提供到系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)器(300)，該電壓調(diào)節(jié)器(300)包括從該系統(tǒng)接收信號(SLOAD)的前饋電路，該信號(SLOAD)表明系統(tǒng)所需的電流，并且前饋電路302使得電壓調(diào)節(jié)器響應(yīng)于來自所述系統(tǒng)的信號(SLOAD)而改變電壓調(diào)節(jié)器的輸出電流(Iout)。
【IPC分類】G05F1/08, H02M3/10
【公開號】CN105075086
【申請?zhí)枴緾N201480018658
【發(fā)明人】F·費克, N·P·史密斯, E·J·拜爾
【申請人】德克薩斯儀器股份有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2014年3月28日
【公告號】US20140292293, WO2014160918A1